340MPa级连退冷轧汽车结构钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种成形性能优良的340MPa级连退冷乳汽 车结构钢板及其生产方法及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国的汽车工业已进入乘用车高速发展期，为了满足汽车制造业"减重、节能、安 全、环保"的需要，汽车零部件越来越多地使用高强度薄钢板。由于磷具有优良的固溶强化 效果及经济性，在超低碳钢基础上发展的超低碳含磷冷乳高强钢（即无间隙原子高强度冷 乳钢板）既具有高强度，又具有非常好的冲压成形性能，通常用来制作需要深冲压的复杂 部件，已经在汽车行业得到了广泛应用。
[0003] 近期，国内主要汽车制造厂根据新车型设计要求，提出了抗拉强度为340MPa级成 形性能优良的冷乳汽车用结构钢的使用需求，主要技术指标：Rel彡170MPa，Rm彡340MPa， 断后伸长率A5。臟(L〇= 5〇mm，b= 25臟）彡 38%，《 彡〇:j:8、r_ 34〇MPa级高强度冷 乳钢板用于加工乘用车的左/右前纵梁与门槛加强板、前横梁下板、左/右B柱加强板等结 构件。钢板的主要技术要求：足够的强度和韧性；良好的成形性能；足够的塑性；低的力学 性能各向异性；良好的表面质量。
[0004] 340MPa级连退冷乳汽车结构钢板化学成分设计通常为超低C-Mn-P-Ti系微合金 钢，其中，C含量< 0. 0040%，P含量为 0. 030% -0. 070%，Ti含量为 0. 030% -0. 050%，锰、 磷含量的控制主要是为了保证强度和塑性，添加钛主要是为了固定钢中的碳、氮间隙原子， 保证钢板无时效。主要生产工艺为冶炼-炉外精炼-连铸-热乳-冷乳-连退。常规生产 方法以某厂1800mm汽车板专用连退生产线为例，一般采用较高的冷乳压下率（多80% )、 高退火温度（彡830°C)、较快的冷却速度（HGJC，50°C/S)、较长的退火时间等措施，使成品 晶粒适当粗化，发展有利织构，提高成品冲压性能。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种综合性能优良的340MPa级连退冷乳汽车结构钢板，具有良好的 室温力学性能及工艺性能，其成形性能优良，完全符合汽车用结构钢的使用需求。
[0006] 本发明的技术方案：
[0007] 本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种340MPa级连退冷乳汽车结构钢 板，其化学成分按重量百分计为：C彡0. 0040、Si:0~0. 05、Mn:0. 25~0. 45、Nb:0. 030~ 0· 050、Ti:0· 010 ~（λ030、N:0· 002 ~（λ006、P:0· 04 ~0· 07、S:0 ~0· 015、Als:0· 015 ~ 0.050,其余为Fe。
[0008] 进一步，所述340MPa级连退冷乳汽车结构钢板的微观组织结构为铁素体，铁素体 晶粒度9. 0-10. 5级。铁素体指的是C溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，具有体心立方晶 体结构。铁素体可以采用本领域技术人员公知的方法测得，例如GB/T6394金相法。
[0009] 进一步，所述340MPa级连退冷乳汽车结构钢板满足：屈服强度彡170MPa，抗拉 强度彡340MPa，延伸率A50mm彡38%，平均加工硬化指数值丨8,平均塑性应变比值 「备1.50。
[0010] 本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述340MPa级连退冷乳汽车结构钢板 的制备方法，包括连铸坯再加热、热乳、层流冷却、卷取、酸洗、冷乳、退火、光整和拉矫工序； 其特征在于，
[0011] 连铸坯再加热工序中的加热温度为1200°C~1220°C，加热时间为1. 2小时~1. 8 小时；
[0012] 热乳工序中，热乳初乳温度为1100~1200°C，终乳温度为900°C~940°C;
[0013] 层流冷却工序中，采用前段水冷；
[0014] 卷取工序中，卷取温度730 °C~770°C;
[0015] 冷乳工序中，冷乳压下率为65%~75% (优选为70% );
[0016] 退火工序中，退火温度820°C~850°C，过时效段温度<340°C，二次冷却段终冷温 度彡100°C;钢坯的化学成分为（w% ):C:彡（λ0040、Si:0~(λ05、Μη:0· 25~(λ45、Nb: (λ030 ~（λ050、Ti:0· 010 ~（λ030、N:0· 002 ~（λ006、P:0· 04 ~（λ07、S:0 ~（λ015、Als: 0· 015 ~0· 050,其余为Fe。
[0017] 进一步，上述方法中，连续退火工序中，过时效段温度为310°C~340°C，二次冷却 段终冷温度为60 °C~100 °C。
[0018] 进一步，上述方法中，光整工序中，平整延伸率为0.5%~1.0%。
[0019] 进一步，上述方法中，拉矫工序中，拉矫延伸率为0. 2%~0. 6%。
[0020] 进一步，上述方法中，冷却工序中，采用乳后前段水冷。
[0021] 本发明的有益效果：
[0022] 1、本发明方法在生产过程采用控制化学成分范围、连铸坯再加热温度、热乳初 乳温度、终乳温度、卷取温度、冷乳压下率、退火温度等工艺措施，获得的钢带成品屈服强 度RpO. 2彡170MPa，抗拉强度Rm彡340MPa，延伸率A50mm彡38%，平均加工硬化指数值 "々0.18、平均塑性应变比值7多1.50，即综合性能优良。
[0023] 2、化学成分设计时采用低当量方案，钢板焊接性能优良。
[0024] 3、通过细化热乳态的晶粒尺寸提高产品r值，有效提高钢板的成形性能；通过优 化光整工艺来保证η值，有效获得了较高的η值。
[0025] 4、与常规连退工艺生产的同级别冷乳结构钢板相比，本发明方法采用的生产工艺 简单、退火温度不高，产品综合性能优良，推广使用前景良好。
【具体实施方式】
[0026] 本发明采用超低碳钢+"Nb+Ti+P"微合金化方案（C与Nb结合成NbC，Ν与Ti结合 成TiN)，力学性能稳定，平面各向异性差小；镀层抗粉化能力强。生产过程采用炉外精炼、 控乳控冷工艺、控制冷乳压下率及再结晶退火+平整工艺等关键技术措施，经生产后，成品 检验结果表明通过该方法生产的340MPa级连退冷乳汽车结构钢板具有良好的力学性能及 工艺性能。由于本发明涉及的钢板为Nb、Ti复合微合金化高强IF钢，力学性能稳定，钢板 的各向异性小，能有效地适应用户不同的冲压工艺，应用本发明生产的冷乳结构钢板综合 性能优良，能适用于多种成形条件的生产（折弯、浅冲压、深冲、翻边等），性价比高，推广使 用前景良好。
[0027] 本发明涉及的340MPa级连退冷乳汽车结构钢板的生产方法工艺流程如下：
[0028] 转炉冶炼一LF精炼一RH真空处理一连铸一连铸坯一再加热一热乳一冷却一卷取 -酸乳一连续退火一光整一拉矫一包装入库。钢坯可以采用本领域技术人员公知的方法由 高炉铁水经转炉冶炼、LF精炼、电加热、连铸工序制得。
[0029] 转炉冶炼具体为将高炉铁水及冶炼炉料在转炉中冶炼得到钢水，然后将钢水在RH 精炼炉脱氧并进行合金化；在合金化步骤中将铝铁合金、金属锰、铌铁合金、钛铁合金等加 入到脱氧后的钢水中，得到钢水（以钢水总重量为基准，以单质计）为C:彡0. 0040、Si: 0 ~0· 05、Μη:0· 25 ~0· 45、Nb:0· 030 ~0· 050、Ti:0· 010 ~0· 030、N:0· 002 ~0· 006、 P:0· 04~0· 07、S:0~0· 015、Als:0· 015~0· 050,其余为Fe。为了使入炉原料中S的 含量小于或等于入炉铁水总重量的0.010%，可以采用低硫铁水或半钢冶炼。为了防止金 属元素尤其是锰元素的烧损，要严格控制冶炼过程温度及出钢时的氧活度，冶炼条件为出 钢温度1680~1700°C，出钢过程只使用中碳锰铁进行Μη的合金化，出钢时氧活度条件为 [a。]400~700PPm。冶炼的时间为常规的冶炼的时间，优选为35~45分钟。
[0030] LF精炼工序只进行钢水调温及钢包底吹氩气处理，钢水罐底部通入压力200~ 400Pa的氩气4~6分钟，氩气流量以钢水不大翻为条件，可以避免钢水出现二次氧化及温 度下降过快，使钢中夹杂物充分上浮，进一步提高钢材清洁度。LF工序处理时间10~25分 钟，出站温度1620~1635°C。LF精炼工序采取的技术为本领域技术人员公知的方法。
[0031]RH精炼工序进行钢水终脱氧、合金化、成分微调，处理时间20~35分钟，出站温度 1585~1600°C。RH精炼工序采取的技术为本领域技术人员公知的方法。得到钢水（以钢 水总重量为基准，以单质计）为C:彡0. 0040、Si:0~0. 05、Mn:0. 25~0. 45、Nb:0. 030~ 0· 050、Ti:0· 010 ~（λ030、N:0· 002 ~（λ006、P:0· 04 ~0· 07、S:0 ~0· 015、Als:0· 015 ~ 0.050,其余为Fe。
[0032] 为了保证钢的化学成分均匀，脱氧合金化后RH真空室钢水循环时间5~8分钟， 真空度< 2.Omba。对钢水罐进行底吹氩气处理。所述底吹氩气处理的条件压力200~400 帕。
[0033] 连续浇铸步骤可以采用本领域技术人员公知的方法，本发明方法将精炼后的钢水 浇铸至预先烧烤过的中间包，经全流程保护的连续铸机浇铸成板坯。浇铸后，可以按照常规 方法进行冷却，如在室温下自然冷却。
[0034] 热乳步骤是将浇铸的板坯经加热后进行乳制。乳制的目的是使连铸板坯达到所需 的厚度。本发明热乳板钢带的乳制道次为粗乳4~6个，精乳5~6个，每架机架乳制一道 每道次乳制使热乳料坯的厚度减少3~9毫米。
[0035] 连铸后得到的连铸坯在热乳乳制前进行再加热，目的是能够充分固溶微合金元 素，消除铸坯因枝晶偏板带来的化学元素偏析，同时避免了液析碳化物后降低微合金元素 在钢中的作用。本发明连铸坯再加热温度为1200~1220°C，时间为1.2~1.8小时。热 乳的终乳温度指钢带出精乳机组的温度，为了使成品的厚度和力学性能均匀，采用热乳中 间坯热卷箱工艺技术，使精乳前的热乳中间坯料头、中、尾部保持特定的终乳温度。本发明 中，热